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일반명(Common Name): 양치식물화석(Fern fossils)

학명(Name): Alethopteris serli (잎줄기평행) Alethopteris lonchitica (잎줄기삼각형으로감소)

계(Kingdom): 식물계(Plantae)

↘문(Phylum): 나자식물문(Gymnospermae)

↘강(Class): 소철강(Cycadopsida)

↘목(Order): 메두로셀리스목(Medullosales)

↘과(Family): 알레톱테리다과(Alethopteridaceae)

↘속(Genus): 알레톱테리스속(Alethopteris)

↘종(Species): 세르리종(A. serli)

지질시대 : 석탄기후기(Late Carboniferous/Pennsylvanian (318.1 - 298.9 Ma)

지층 : 루웰린층(Llewellyn Formation) (40.7° N, 76.2° W: paleocoordinates 9.4° S, 15.6° W)

원산지 : 미국, 펜실베니아(St. Clair, Schuylkill County, Pennsylvania, USA)

크 기(Size):

이 표본은 미국의 후기석탄기 대표적인 고사리화석이다. 이 표본은 우리나라에서는 아직 발견되지 않았지만 북한의 평양에서는 발견 보고된 적이 있으며, 중국과 동남아시아에서도 보고되었다. 펜시베니아에서 발견된 이 지층의 특징은 화석부분이 운모(micaceous)처럼 반짝이거나, 검은색(black), 회색(gray), 고운모래(silty) 또는 사암쉐일(sandy shale)형태를 가지고 있으며, 이 표본은 검은색과 회색이 나타나는 화석층을 가지고 있다.

이 화석종이 발견된 지역과 시대는 매우 넓은데 전기석탄기부터 페름기를 거처 중생대 쥐라기의 공룡도 먹고 살았던 고사리식물이다. 아래 내용은 그것의 설명이다.

보통 식물화석에 대해서 생소하게 생각할 수 있지만 오늘날 석탄의 원천이라고 생각하면서 접근하면 보다 이해하기 쉽다. 우선 관다발식물이라는 말을 썼는데 이는 씨가 없는 양치식물과 씨를 가지는 종자식물을 통틀어 가리키는 말이다. 양치식물은 갈라진 잎에 털이 돋아 양의 이빨같이 생겼기 때문에 양치라는 이름이 붙었는데 이 표본은 양치식물에 속하며 오늘날 대표적인 종류로 고사리가 이에 속한다. 

이 표본은 두가지가 있다. 한종은 잎몸이 거의 수평으로 진행된 알레톱테리스 세르리(Alethopteris serli) 또 하나의 종은 알레톱테리스 롱키티카(Alethopteris lonchitica) 로 잎몸이 끝으로 갈수록 삼각형을 이루는 모습을 가지고 있다. 석탄기(약 3억 5천만년 전)에 멸종한 양치식물이며 펜실베니아(Pennsylvania)에서 자주 발견이 된다. 그리고 꽃과 씨를 만들지 못하기 때문에 포자를 이용하여 번식을 하며 이러한 특징 때문에 은화식물(Cryptogams)이라 부르기도 한다. 양치식물은 현재 사람 팔뚝 정도의 크기로 존재하지만 과거에는 몇 십년 자란 나무 정도의 크기로 전보다 훨씬 컸는데 화석 상으로 확인이 가능하다. 이렇게 잘 번성하던 양치식물은 페름기에 종자식물에 밀려 수가 현저히 줄어들었지만 오늘날 매장된 석탄의 대부분이 양치식물에서 나왔다는 말로 미루어 보아 고생대에 엄청난 수가 번성했다는 것을 알 수 있다. 그래서 고생대를 대표하는 화석으로 고사리 화석을 말하고 있으며 웬만한 과학관에서 지구의 자연사를 다룰 때 빠짐없이 배경을 장식하는 화석이 되었다. 

이 화석은 석탄기(약 3억 5천만년 전 ~ 2억 9천만년 전)에 발견이 되었는데 미시시피기(Mississippian, 3억 5천만년 전 ~ 3억 2천만년 전)와 펜실베니아기(Pennsylvanian, 3억 2천만년 전 ~ 2억 9천만년 전)로 나누게 된다. 이를 언급하는 이유는 이 당시의 환경이 중요하기 때문인데 미시시피기에는 바닷물이 육지를 덮고 있던 기간으로 화석 발굴이 되지 않으며 발견 되어도 해양생물에 국한할 정도였다. 그러다 펜실베니아기로 넘어오면서 바닷물이 빠져나갔고 이후에 양치식물뿐만 아니라 곤충, 양서류 등등 많은 생물이 번성했으며 이때 석탄층이 형성이 된 것이다. 우리나라에도 석탄기 말부터 중생대 트라이아스기 초 사이에 형성된 평안누층군이라는 석탄 지층이 있는데 여기에서 많은 무연탄이 발견되며 고사리 같은 식물 화석 또한 많이 발견이 된다.

석탄기는 양치식물의 시대라고 부를 정도로 고사리를 포함한 양치식물이 번성했는데 때문에 고사리는 열대, 아열대에서 자라며 음지 식물이므로 그 당시의 환경이 열대, 아열대 시대였을 거라고 추측할 수 있다. 이렇게 그 시대의 환경을 예측할 수 있게 해주는 화석을 시상화석이라고 하며 고사리 화석이 이에 해당한다.

이 표본에는 고사리 화석 중 가장 많은 Neuropteris와 Pecopteris등과 유사하게 보이지만 두 속을 합쳐 놓은 것과 같은 모습을 하고 있다.

같은 화석이 발견되는 국가와 시대(Distribution):

중생대 백악기: 벨기에

Cretaceous of Belgium (1 collection)

중생대 쥐라기: 인디아, 멕시코

(Jurassic of India (1), Mexico (1))

중생대 트라이아스기: 호주, 멕시코

Triassic of Australia (1), Mexico (10)

고생대 페름기: 북한, 중국, 인도네시아, 말레이시아, 태국, 프랑스, 독일, 이탈리아, 모로코, 러시아, 미국-오클라호마, 텍사스, 버지니아)

Permian of China (35),  France (1),  Germany (10),  Indonesia (1), Italy (1), Malaysia (1), Morocco (2), North Korea (1), the Russian Federation (2), Thailand (1), United States (3: Oklahoma, Texas, West Virginia)

전기 펜실베니아기 : 미국 - 인디에나, 미조리

Desmoinesian of United States (2: Indiana, Missouri)

후기 펜실베니아기 : 미국 인디에나

Atokan of United States (2: Indiana)

펜실베니아/후기 석탄기 : 포르투갈, 미국/조지아, 일리노이즈, 캔사스, 캔터키, 미시간, 펜실베니아

Pennsylvanian of Portugal (1), United States (17: Georgia, Illinois, Kansas, Kentucky, Michigan, Pennsylvania )

후기 펜실베니아 : 캐나다(노바스코티아), 미국/엘라바마, 일리노이

Westphalian of Canada (2: Nova Scotia), United States (2: Alabama, Illinois)

석탄기 : 캐나다, 독일, 포르투칼, 스페인, 터키, 미국/엘라바마, 조지아, 일리노이, 인디아나 ,캔사스, 캔터키, 미조리, 오하이오, 오클라호마, 버지니아

Carboniferous of Canada (11: New Brunswick, Nova Scotia, Prince Edward Island), Germany (1), Portugal (1), Spain (6), Turkey(2), United States (25: Alabama, Georgia, Illinois, Indiana, Kansas, Kentucky, Missouri, Ohio, Oklahoma, West Virginia)

미시시피안/전기석탄기 : 캐나다,미국/일리노이,버지니아

Mississippian of Canada (2: New Brunswick, Nova Scotia), United States (3: Illinois, West Virginia)

Total: 149 collections including 214 occurrences

북한 고생대 화석에 대한 정보가 매우 부족한데 교학사가 1988년 발표한 자료를 이번 기회에 북한 평양인근의 다양한 화석들을 참고해본다.

평양탄전/페름기(Pyongyang Coalfield /Permian to of North Korea)

위치: 북한(North Korea /39.7° N, 126.0° E: paleocoordinates 23.4° N, 101.0° E)

지층: 페름기(Permian), 고방산누층군(Kobangsan Series Group), 페름기중후기(Kungurian to Changhsingian(279.5 - 252.3 Ma)

Primary reference: D.S. Lee. 1988. Geology of Korea. Kyohak-Sa Publishing Company, Seoul, South Korea 1-514 [A. Rees/A. Rees]

분류되지않은속(Unclassified): Callipteris sp., Chiropteris sp., Conchophyllum sp., Lobatannularia sp., Palaeovittaria sp., Protoblechnum sp., Rhipidopsis sp., Tingia sp., Tingiostachya sp.

종자고사리 – 메두로사과(Medullosaceae) Neuropteris sp.

속세강(Equisetopsida), 속세목(Equisetales) - Schizoneura sp.

속세강(Equisetopsida), 설엽목(Sphenophyllales) – Sphenophyllaceae - Sphenophyllum sp.

은행나무강(Ginkgoopsida), 소철아목(Cycadophytes), 펜토키시론목(Pentoxylales) – 펜토키시론과(Pentoxylaceae) - Taeniopteris sp.

속세강(Equisetopsida), 노목목(Calamitales), 에스테로필리티스(Asterophyllites) - 노목과(Calamitaceae)- Asterophyllites sp.

속세강(Equisetopsida), 속세목(Equisetales), Neocalamites - 노목과(Calamitaceae)- Neocalamites sp.

Pecopteris - Pecopteris sp.

Alethopteris  - Alethopteridae - Alethopteris sp.

종자고사리 : 기간토프테리스(Gigantopteris)  - 기간토프테리스과(Gigantopteridaceae) - Gigantopteris sp.

unclassified  - Phyllotheca sp.

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